FI69765C - Foerfarande foer regenerering av ett sorberande medel - Google Patents

Description

• ' 1 69765

Menetelmä sorboivan aineen regeneroimiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä sorboivan aineen regeneroimiseksi alkalisen vesipitoisen liuoksen avulla, joka 5 liuos sisältää monosakkaridia ja/tai disakkaridia. Vaikka menetelmää voidaan käyttää kaikenlaisiin sorboiviin aineisiin monilla aloilla, se on erityisen sopiva käytettäväksi ioninvaihtimissa, joita käytetään sokerien talteenotossa, eristämisessä tai tuottamisessa, erityisesti juurikassokeri-10 teollisuudessa.

Juurikassokeria saadaan yleensä leikkaamalla juurikkaat viipaleiksi ja uuttamalla sokerisisältö kuumalla vedellä, jolloin saadaan tumma raakasokeriliuos, joka sisältää 10-15 paino-% sokeria. Raakasokeriliuos puhdistetaan 15 lisäämällä kalkkia ja saostamalla sen jälkeen liukoiset kalsiumyhdisteet ja siinä olevat epäpuhtaudet kalsiumkarbo-naattina lisäämällä vaiheittain hiilidioksidia (saturoiminen) . Saadun laihan mehun kalsiumin jäämäpätoisuus suodattamisen jälkeen on noin 40-150 mg/1 (laskettuna kalsium-20 oksidina). Tämä kalsium-määrä voidaan sen jälkeen poistaa voimakkaasti happaman kationinvaihtajan avulla Na+-muodossa. Tämän seurauksena ei tapahdu kalsiumyhdisteiden kerrostumista haihduttimeen väkevöitäe‘ssä ohutmehua haihduttamalla. Kalsiumilla kuormitetun kationinvaihtajan tavallista rege-25 nerointia käyttäen suurta natriumkloridi-ylimäärää, esimerkiksi 5-kertaista määrää absorboituneeseen kalsiumiin nähden (ilmaistuna ekvivalenteissa) pidetään yhä enemmän ja enemmän haittana sikäli, että se muodostaa vakavan ympäristöongelman. Toinen ongelma on, että kolonna varsinaista 30 regenerointia varten täytyy ensin pestä vedellä sokerihä- viön alentamiseksi minimiin. Myös regeneroinnin jälkeen ko-lonni täytyy jälleen pestä ja huuhdella. Nämä tarpeelliset käsittelyt johtavat ylimääräiseen veden kulutukseen ja ohutmehun laimenemiseen ja siten lämmön lisäkulutukseen haih-35 dutusvaiheissa. Keksinnön eräänä tavoitteena on aikaansaada 2 69765 menetelmä voimakkaasti happamen kationinvaihtajan regeneroi-miseksi sillä tavalla, että vettä ei tarvitse lisätä prosessin missään vaiheessa eikä enää ole mitään tarvetta käyttää haitallista natriumkloridia.

5 Kalkinpoiston jälkeen ohutmehusta voidaan vielä va linnaisesti poistaa suolat käsittelemällä peräkkäin voimakkaasti happamella kationinvaihtajalla H+-muodossa ja heikosti emäksisellä anioninvaihtajalla vapaan emäksen muodossa, minkä seurauksena noin 90 % ohutmehun sisältämistä ei-10 sokereista, pääasiallisesti kationeja ja anioneja, poistuu. Tämän viimemainitun käsittelyn ansiosta sokerin kiteyttäminen väkevöidystä ohutmehusta voidaan suorittaa nopeammin ja saannot kasvavat.

Varsinaisessa käytännössä heikosti emäksisen anionin-15 vaihtajan regeneroiminen suoritetaan natriumhydroksidi- tai ammoniakkiliuoksen avulla. Kun käytetään ammoniakkia, tarvitaan lisä-regenerointi natriumhydroksidilla anioninvaihta-jan tuotantokyvyn vähentymisen estämiseksi. Haittoja ovat kuitenkin, että natriumhydroksidi on suhteellisen kallista 20 ja ammoniakin käyttö aiheuttaa vakavan jätevesiongelman.

Keksinnön toisena tavoitteena on estää natriumhydroksidin ja ammoniakin käyttö käyttämällä regeneroimisainetta, joka on suhteellisen halpaa ja joka lisäksi ei aiheuta jätevesi-ongelmaa.

25 Inverttisokerin muodostumisen estämiseksi ohutmehun vaiheittaisen haihduttamisen aikana täytyy pH:n pysyä riittävän korkeassa arvossa. Siten on esimerkiksi mahdollista lisätä natriumhydroksidia. Alkalimetalli-ionien tuominen tällä tavalla johtaa kuitenkin sokerikiteiden saannon pienene-30 miseen. Tällaisten metalli-ionien tuominen voidaan välttää käyttämällä OH-muodossa olevaa voimakkaasti emäksistä anio-ninvaihtajaa, joka yleensä on tyyppiä II. Varsinaisessa käytännössä regeneroiminen suoritetaan sitten myös käyttämällä suhteellisen kallista natriumhydroksidia. Myös tässä tapauk-35 sessa keksintö antaa paljon halvemman regeneroimisaineen.

69765

Sokerikiteitä talteen otettaessa ohutmehu, jota on tai ei ole esikäsitelty, saatetaan sarjaan haihdutusvaiheita, jolloin saadaan paksumehu, jonka sokeripitoisuus on noin 65 pai-no-%. Tämä paksumehu saatetaan yleensä 3:een peräkkäiseen ki-5 teytysvaiheeseen. Sokerikiteiden saantoa viimeisessä vaiheessa voidaan lisätä halvalla tavalla korvaamalla yksivalenssi-set kationit kokonaan tai osittain kaksivalenssisilla kationeilla kationinvaihtimen avulla (Quentin-menetelmä). Myös tässä tapauksessa keksinnön mukainen menetelmä antaa regeneroi-10 mismenetelmän, jolla jätevesiongelma pienenee.

Lopuksi, kiteyttämisen viimeisessä vaiheessa, saadaan emäliuos, nimittäin melassi, josta ei enää taloudellisesti ole mahdollista ottaa talteen sokerikiteitä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että 15 regeneroimisliuos sisältää 0,2-4 ekv/1 alkalimetallihydrok-sidia ja/tai maa-alkalimetallin, jonka atomiluku on ainakin 20, hydroksidia ja ainakin 1 paino-% mono- ja/tai disakkaridia.

On edullista, että alkalimetallihydroksidina käytettäisiin tavallisesti käytettyä natriumhydroksidia ja maa-20 alkalimetallihydroksidina erittäin halpaa kalsiumhydroksidia.

On edullista, että jälkimmäinen aine valmistettaisiin lisäämällä kalsiumoksidia mono- ja/tai disakkaridin liuokseen. Edullisesti regenerointiliuos sisältää 0,5-2 ekv/1 alkali-metallihydroksidia ja/tai maa-alkalimetallihydroksidia.

25 Keksinnön mukaisesti regeneroimisliuos sisältää myös vähintään 1 paino-% mono- ja/tai disakkaridia ja edullisesti määrän, joka on 5 paino-%:n ja sakkaridin liukoisuuden perusteella määräytyvän määrän väliltä. Esimerkkeinä sopivista manosakka-rideista mainittakoot fruktoosi tai glukoosi. Esimerkkejä so-30 pivista disakkarideista ovat laktoosi, maltoosi ja sellobioosi, erityisesti sakkaroosi. Sakkaroosin käyttöä pidetään tietenkin aina parempana, kun keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan juurikassokeriteollisuudessa käytetyissä ioninvaihti-missa. On edullista, että vesipitoinen regeneroimisliuos si-35 sältäisi 5-75 paino-% sakkaroosia.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen seikkaan, että maa-alkalimetallien, joiden atomiluku on vähintään 20, 69765 nimittäin kalsiumin, bariumin ja strontiumin hydjroksid.it antavat suuresti kasvaneen liukoisuuden vesipitoiseen liuokseen, joka sisältää ainakin 1-paino-% monosakkaridia ja/tai disak-karidia. Tämän seurauksena maa-alkalimetallien hydroksideja 5 voidaan pitää liuoksessa suhteellisen suurissa määrissä. Tässä oletetaan, että tämä todennäköisesti johtuu liukoisen kompleksin muodostumisesta erityisen maa-alkalimetalli-sakkaraatin muodossa.

Eräs keksinnön mukainen käytännön suoritusmuoto sallii 10 esimerkiksi kalsiumilla kuormitetun kationinvaihtajan regene-roimisen natriumhydroksidiliuoksen avulla ohutmehussa. Sakkaroosin läsnäolo tekee mahdolliseksi estää kalsiumhydroksidin saostuminen. Esimerkit keksinnön mukaisista muista suoritusmuodoista käsittävät anioneilla kuormitetun anioninvaihtajan 15 tai alkalimetalli-ioneilla kuormitetun kationinvaihtajan re-generoimisen, jolloin molemmat regeneroinnit suoritetaan liuoksen avulla, joka on valmistettu liuottamalla kalsiumok-sidia laimeaan melassiin. Kaikki näillä eri tavoilla saadut regeneroimistuotteet voidaan tuoda uudelleen prosessiin yk-20 sinkertaisella tavalla; ensin mainitulla tavalla saatu re- generaatti voidaan jopa suoraan syöttää saturoimisvaiheeseen; kahdella muulla tavalla saadut regeneraatit voidaan, väkevöi-misen jälkeen, jos halutaan, palauttaa melassiin.

AT-patentissa 258 230 esitetään regeneroimismenetelmä, 25 jolla regeneroiminen suoritetaan ei-alkalisella, suolaa sisältävällä sokerisiirapilla. Tämän menetelmän haittoja ovat kuitenkin, että siirappi laimenee ja sitä tarvitaan suhteellisen suuri määrä, jota ei aina ole käytettävissä. Muita haittoja ovat, että regeneraatti täytyy suodattaa liukenemattoman 30 kalsiumkarbonaatin poistamiseksi ja menetelmää voidaan tyydyttävästi käyttää ainoastaan osmoottisesti pysyviin, isohuokoi-siin kationinvaihtajiin.

Myöskään GB-patenttijulkaisussa 1 411 455 ei mainita alkalista sakkaridia sisältävän regeneroimisliuoksen käyttöä, 35 jota käytetään tämän keksinnön menetelmässä.

GB-patenttijulkaisu 1 411 455 koskee menetelmää kalsium-tai magnesiumioneilla varatun kationivaihtimen regeneroimiseksi 5 69765 käyttämällä sokerin talteen otossa syntyvää jatevesivirtaa. Tällainen jätevesivirta pystyy regeneroimaan kationivaihti-men, koska sillä on suhteellisen suuri kalium- tai natrium-ionipitoisuus. Koska kalsium- tai magnesiumionien läsnäolo 5 regenerointiliuoksissa vaikuttaa haitallisesti tällaisten kationien poistamiseen regeneroitavasta kationivaihtimesta, tällaiset häiritsevät kationit poistetaan esim. saostamalla ne sopivien suolojen kuten fosfaattien, karbonaattien tai fosforihapon ja ammoniakin yhdistelmän kanssa. Tässä GB-10 patenttijulkaisussa ei esitetä, että alkali- tai maa-alkali-metallihydroksidin käyttö esitetyissä määrin olisi ensiarvoisen ja olennaisen tärkeää absorboivan aineen regeneroimis-menetelmässä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävät lämpö-15 tilat vaihtelevat yleensä laajoissa rajoissa; äärimmäiset rajat ovat regenerointinesteen jähmettymispiste ja kiehu-mapiste. Varsinaisessa käytännössä valittu lämpötila on parhaassa mahdollisessa sopusoinnussa vallitsevien proses-siolosuhteiden kanssa. Lämpötila on yleensä väliltä 5-90°C.

20 Regeneroiminen voidaan toteuttaa millä tahansa sopi valla tavalla, esimerkiksi kolonnissa ylöspäin tai alaspäin suunnattuna.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää mihin tahansa sorboivaan aineeseen, erityisesti kationinvaihta-25 jaan tai anioninvaihtajaan, joka voi olla isohuokoinen tai ei.

Kationinvaihtajia voidaan valmistaa tunnetulla tavalla, esimerkiksi yhdistämällä voimakkaasti happamia ryhmiä, kuten sulfonihapporyhmiä, tai heikosti happamia ryhmiä, kuten fosfonihapporyhmiä, karboksyylihapporyhmiä, amino-30 karboksyylihapporyhmiä tai iminodikarboksyylihapporyhmiä, matriisiin, joka on polymeerin tai polykondensaatiotuotteen muodossa. Jos matriisi on polymeeri, voi sen valmistukseen käytettävä monomeeri olla esimerkiksi aromaattinen monovinyy-li-yhdiste, kuten styreeni, vinyylitolueeni, vinyylietyyli-35 bentseeni, vinvylinaftaleeni ja vinyylianisoli tai edellä 69765 mainittujen yhdisteiden seoksia. On edullista, että käytettävä monomeeri on styreeni. Valinnaisesti polymerointi voidaan suorittaa, kun läsnä on lisäksi silloittava monomeeri, esimerkiksi määrässä, joka ei ole suurempi kuin 80 5 paino-%, laskettuna monomeerien kokonaismäärästä. Käytettävä silloitusmonomeeri on yhdiste, jossa on ainakin kaksi etyleenisesti tyydyttämätöntä ryhmää, kuten 1,3-butadieeni, isopreeni tai vinyylimetakrylaatti, mutta edullisesti aromaattinen di- tai polyvinyyliyhdiste, kuten divinyylietyyli-10 bentseeni, trivinyylibentseeni ja erityisesti tekninen divi-nyylibentseeni. Polymeeri voidaan valmistaa millä tahansa sopivalla tavalla, esimerkiksi yhden tai useamman mono-meerin suspensiopolymeroinnilla lämpötilassa, joka on yleensä välillä 10-160°C, radikaali-initiaattorin, kuten bentso-15 yyliperoksidin, lauroyyliperoksidin, kumeenihydroperoksidin ja/tai atsobisisobutyronitriilin läsnäollessa. Polymerointi voidaan haluttaessa suorittaa yhden tai useamman yhdisteen läsnäollessa, joka pystyy saostamaan ja/tai liuottamaan valmistetun polymeerin, esimerkiksi: heksaanin, heptaanin, 20 sykloheksaanin, amyylialkoholin, sykloheksanolin, bentseenin, tolueenin ja/tai klooribentseenin läsnäollessa. Lisäksi mono-meeri-yhdisteeseen (yhdisteisiin) voi olla liuotettuna suora polymeeri, kuten polystyreeni.

Polykondensaattina käytetään esimerkiksi fenoliform-25 aldehydi-hartsia; eikä vain itse fenolia, vaan myös muita fenoleja, kuten kresoleja ja difenylolipropaania voidaan käyttää.

Kuitenkin voidaan myös heikosti happamia ryhmiä yhdistää, esimerkiksi polymeroimalla akryylihappoa ja/tai meta-30 kryylihappoa tai yhtä tai useampia muita etyleenisesti tyydyttämättömiä karboksyylihappoja ja/tai yhtä tai useampia niiden johdannaisia, esimerkiksi: alkyyliestereitä, amideja ja nitriilejä, mitä valinnaisesti seuraa yhden tai useamman johdannaisen hydrolyysi.

69765 7

Heikosti emäksisiä tai voimakkaasti emäksisiä anionin-vaihtajia valmistetaan tunnetulla tavalla, esimerkiksi halo-geenialkyloimalla matriisi, mitä seuraa reaktio amiinin kanssa. Heikosti emäksisiä anioninvaihtajia voidaan val-5 mistaa myös reaktiolla yhden tai useamman karboksvvlihapon ja/tai niiden johdannaisten, kuten niiden estereiden, nitrii-lien ja happokloridien, diamiinien ja/tai polyamiinien kanssa. Eräs toinen menetelmä heikosti emäksisten anioninvaih-tajien valmistamiseksi käsittää monoamiinien ja/tai poly-10 amiinien kondensoimisen yhden tai useampien halogeeni-yhdisteiden, epoksi-yhdisteiden ja/tai aldehydien kanssa. Edellä mainitut heikosti emäksiset anioninvaihtajat voidaan osittain tai kokonaan muuttaa, jos niin halutaan, voimakkaasti emäksiseksi anioninvaihtajaksi sopivan alkyloimisaineen 15 avulla.

Keksintöä valaistaan lähemmin seuraavissa ei-rajoit-tavissa esimerkeissä ja vertailuesimerkeissä.

Vertailuesimerkki A

Voimakkaasti hapanta kationinvaihtajaa, joka perus-20 tuu styreenin ja teknisen divinyylibentseenin sulfonoituun sekapolymeeriin (tunnetaan kauppanimellä Imac C 12 firmasta Akzo Chemie) käytettiin kalsium-ionien poistamiseksi juuri-kassokeriliuoksesta. Tämän liuoksen (ohutmehu), joka oli saatu toisessa saturoimisvaiheessa, vahvuus oli 15,1° Bx, 25 pH 8,5 ja kalsiumpitoisuus 4,1 mekv /1 (115 mg CaO/1). Läpi-virtausnopeudella 4000 ml/h ja 80°C:n lämpötilassa tätä liuosta syötettiin alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml edellä mainittua kationinvaihtajaa Na+-muodossa. Tämä läpivirtausnopeus ylläpidettiin kunnes kolonnista poistuvan 30 ohutmehun kalsiumpitoisuus oli 20 mg CaO/1. Seuraavaksi kolonniin jäänyttä ohutmehua pestiin pois 80°C:sella lauhdevedellä kunnes kolonnin ulosvirtauksen vahvuus oli pienempi kuin 0,5° Bx. Ioninvaihtopatjaa (hartsipatjaa) pestiin sen-jälkeen vastavirtaan lauhdevedellä kunnes poistuva vesi oli 35 vapaa suspendoituneesta aineksesta. Senjälkeen kun hartsipat- 69765 ja oli asettunut, sen päällä oleva vesi valutettiin pois hartsin tasolle.

Senjälkeen kationinvaihtaja regeneroitiin viemällä 400 ml liuosta, jossa oli 100 g NaCl/1, ylöspäin kolonnin 5 läpi yhden tunnin ajan 80°C:n lämpötilassa. Sitten NaCl-liuos pestiin pois 80°C:sella lauhdevedellä läpivirtaus-nopeudella 1200 ml/h.

Kolonnia käytettiin sitten jälleen kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta tämän esimerkin ensimmäisessä osas-10 sa kuvatulla tavalla. Pitoisuuden 1° Bx saavuttamisen jälkeen kolonnista poistuva ohutmehu-perkolaatti kerättiin taulukossa 1 esitettyinä jakeina. Kalsium-pitoisuus määritettiin näissä jakeissa ja ilmaistiin mg joissa CaO/1 ohut-mehua (ks. taulukko 1).

15

Taulukko 1

Perkolaatti_Ca-pitoisuus 0 - 4000 ml 0 20 4000 - 8000 ml 0 8000 -12000 ml 0 12000 -16000 ml 2 16000 -20000 ml 4 20000 -24000 ml 6 25 24000 -28000 ml 6 28000 -30000 ml 10 30000 -32000 ml 14 32000 -33000 ml 17 30 Tällä tavalla voimakkaasti hapan kationinvaihtaja oli adsorboinut 653 mekv. kalsiumia/1 hartsia. Tämä vastaa vain 19 % natriumkloridista (3420 mekv.), joka käytettiin litraa kohti hartsia.

Vertailueslmerkki B

Vertailuesimerkissä A saatu voimakkaasti hapan katio- 35 69765 9 ninvaihtaja regeneroitiin samalla tavalla kuin vertailu-esimerkissä A kuvattiin, paitsi että käytettiin 200 ml NaCl-liuosta 400 ml:n asemesta.

Samalla tavalla kuin vertailuesimerkissä A kuvat-5 tiin, käytettiin kationinvaihtajaa senjälkeen kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta, jonka vahvuus oli 13,4° Bx, pH 9,0 ja kalsium-pitoisuus 4,6 mekv./l (128 mg CaO/1).

Perkolaatti koottiin taulukossa 2 annetuiksi jakeiksi. Näistä jakeista määritettiin kalsium-pitoisuus ja il-10 maistiin mgroissa CaO/1 ohutmehua (ks. taulukko 2).

Taulukko 2

Perkolaatti_Ca-pitoisuus 15 0 - 4000 ml 2 4000 - 8000 ml 2 8000 - 12000 ml 4 12000 - 14000 ml 8 14000 - 16400 ml 10 20 16400 - 18400 ml 12 18400 - 20400 ml 16 20400 - 21400 ml 20 Tällä tavalla voimakkaasti hapan kationinvaihtaja 25 oli absorboinut 463 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia. Vaikka laskettuna litraa kohti hartsia käytetystä NaCl-mää-rästä (1710 mekv.), saalis oli kasvanut 19 %:sta (vertailu-esimerkki A) 27 %:iin, oli hartsin todellinen teho alentunut huomattavasti.

^ Esimerkki I

Vertailuesimerkissä B saatu kationinvaihtaja pestiin vastavirtaan ohutmehulla vertailuesimerkissä B kuvatulla tavalla.

Kationinvaihtaja regeneroitiin senjälkeen viemällä 35 200 ml ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja joka sisälsi 40 g (1 ekv.) natriumhydroksidia, ylöspäin kolonnin läpi 10 69765 yhden tunnin aikana ja 60°C:n lämpötilassa. Senjälkeen kolonnia pestiin 30 minuuttia 600 ml:11a ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja jonka lämpötila oli 60°C.

Senjälkeen kationinvaihtajaa käytettiin samalla 5 tavalla kuin vertailuesimerkissä A kalsium-ionien poistamiseksi ohutmehusta, jonka vahvuus oli 14,6° Bx, pH 8,9 ja kalsium-pitoisuus 4,9 mekv./l (137 mg CaO/1). Perkolaatti koottiin taulukossa 4 annetuiksi jakeiksi. Näistä jakeista kalsiumpitoisuus määritettiin ja ilmaistiin mg:oissa 10 CaO/1 ohutmehua (ks. taulukko 4).

Taulukko 4

Perkolaatti_ Ca-pitoisuus 15 0 - 4000 ml 5 4000 - 8000 ml 4 8000 - 12000 ml 4 12000 - 16000 ml 3 16000 - 20000 ml 2 20 20000 - 24000 ml 5 24000 - 26000 ml 8 26000 - 28000 ml 20

Tällä tavalla vahvasti hapan kationinvaihtaja oli 2 S

absorboinut 660 mekv. kalsiumia/1 hartsia, regenerointi-saannon ollessa 66 %. Kun tämä menettely toistettiin sillä tavalla, että regeneroinnin aikana käytettiin pehmentämä-töntä ohutmehua, absorboi voimakkaasti hapan kationinvaihtaja 630 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia.

30 Tässä esimerkissä saatu regeneraatti voidaan hyvin valmistella syötettäväksi saturoimisvaiheeseen, jolloin regeneraatti sisältää kalsiumsakkaraattia ja jonkinverran käyttämätöntä natriumhydroksidia. Saturoimisvaiheessa kal-siumsakkaraatti pilkotaan kalsiumkarbonaatiksi ja sakkaroo-

O C

siksi. Natriumhydroksidi, jota normaalisti lisätään tätä m- 11 69765 menomaista tarkoitusta varten, edistää kalsiumkarbonaatin saostumista. Lisäksi, vastakohtana menettelylle, jota käytetään regeneroitaessa natriumkloridilla, regeneroimisvaihe toteutetaan kokonaan ilman vettä, jota prosessiin tuodaan 5 huuhteluvaiheiden aikana, mikä säästää veden haihduttamisesta aiheutuvat lisäkustannukset ja estää sokerihäviötä.

Toinen mahdollisuus regeneraatin valmiiksikäsittele-miseksi tässä esimerkissä käsittää natrium-yhdisteen lisäämisen liukenemattoman kalsiumsuolan muodostamiseksi. Sopi-10 via natrium-yhdisteitä ovat esim. tertiaarinen natriumfos-faatti ja natriumsilikaatti. On edullista, että niitä käytetään määrässä, joka on ekvivalentti regeneraatissa läsnäolevan kalsiumin määrän kanssa. Liukenemattomien kalsium-suolojen poistamisen jälkeen suodattamalla ohutmehu-regene-15 raatti sisältää ainoastaan natriumhydroksidia ja sitä voidaan käyttää seuraavassa regeneroimisprosessissa, jos niin halutaan.

Esimerkki II

Käytetään samaa menettelytapaa kuin esimerkissä 1, 20 paitsi että käytetään esimerkissä I saatua kationinvaihta-jaa. Regenerointi suoritettiin käyttäen 160 ml ohutmehua, josta kalkki oli poistettu, 200 ml:n asemesta. Näin käytettiin 800 mekv. natriumhydroksidia litraa kohti hartsia.

Senjälkeen, kun esimerkissä I, kationinvaihtajaa 25 käytettiin kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta, jonka vahvuus kuitenkin oli 13,4° Bx, pH 8,6 ja kalsium-pitoisuus 3,5 mekv./l (98 mg CaO/1). Saadut tulokset on koottu taulukkoon 5.

Taulukko 5 12 69765

Perkolaatti_Ca-pitoisuus 0 - 4000 ml 3 5 4000 - 8000 ml 2 8000 - 12000 ml 2 12000 - 16000 ml 2 16000 - 20000 ml 2 20000 - 24000 ml 2 10 24000 - 28000 ml 2 28000 - 32000 ml 8 32000 - 34000 ml 20 Tällä tavalla kationinvaihtaja oli absorboinut ^ 572 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia, regeneroimis- saannon ollessa 71,5 %.

Esimerkki III

Tämä esimerkki antaa tulokset kalsium-ionien poistosta ohutmehusta juurikassokeritehtaassa. Ohutmehun vah-vuus oli 14,5° Bx, pH 9,0 ja kalsium-pitoisuus 2,4 mekv./l (67 mg CaO/1). Tehtaan käsittelykapasiteetti on 11000 ton- 3 nia sokerijuurikasta/päivä, mikä vastaa noin 600 m /h:n ohutmehutuotantoa. Käytettiin samaa menettelytapaa kuin esimerkissä I. Käytettiin vertailuesimerkissä A mainittua voi- 2 ^ makkaasti hapanta kationinvaihtajaa. Kalkinpoistolaitos käsittää kolme kolonnia, joista kukin sisältää 16000 1 kationinvaihtajaa, jolloin kaksi kolonnia aina ovat käytössä ja yksi regeneroinnissa. Ohutmehua perkoloitiin alaspäin kolonnin läpi nopeudella noin 300 m3/h ja 90°C:n läm-pötilassa. Sitten kationinvaihtaja regeneroitiin viemällä 16 m3 60°C:teista ohutmehua, josta kalkkia ei oltu pois- 3 tettu ja joka sisälsi 40 kg natriumhydroksidia/m , ylöspäin kolonnin läpi 1 tunnin aikana. Sitten kolonnia huuhdeltiin 2 tuntia 48 m :11a ohutmehua, josta kalkkia ei ollut pois-33 tettu, 90°C:n lämpötilassa.

13 69765

Senjälkeen kationinvaihtajaa käytettiin kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta. Perkolointia jatkettiin kunnes kolonnista poistuvan ohutmehun kalsium-pitoisuus oli 23 mg CaO/1. Sinä hetkenä kun 4320 m3 ohutmehua oli 5 kulkenut kolonnin läpi, oli ohutmehun keskimääräinen CaO- pitoisuus 13 mg/1. Tällä tavalla kationinvaihtaja oli absorboinut 520 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia.

Esimerkki IV

Tässä esimerkissä käytettiin kolonnia, joka sisälsi 10 200 ml sulfonihappo-kationinvaihtajaa esimerkin I mukaisesti.

Kationinvaihtajän regenerointi suoritettiin kuljettamalla 200 ml melassiliuosta, jonka vahvuus oli 20° Bx ja joka sisälsi 40 g natriumhydroksidia/1, ylöspäin kolonnin läpi 1 tunnin aikana 60°C:n lämpötilassa.

15 Senjälkeen kolonnia huuhdottiin 30 minuuttia 600 ml: 11a melassiliuosta,jonka vahvuus oli 20° Bx 60°C:n lämpötilassa. Sitten kationinvaihtajaa käytettiin samalla tavalla kuin esimerkissä I kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta, jonka vahvuus kuitenkin oli 14,0° Bx, pH 9,0 ja kalsium-pi-20 toisuus 4,6 mekv./l (128 mg CaO/1). Saadut tulokset on koottu taulukkoon 6.

Taulukko 6 25 Perkolaatti_Ca-pitoisuus 0 - 4000 ml 7 4000 - 8000 ml 7 8000 - 12000 ml 7 12000 - 16000 ml 6 30 16000 - 20000 ml 6 20000 - 24000 ml 8 24000 - 26000 ml 8 26000 - 28000 ml 8 28000 - 30000 ml 15 14 69765 Tällä tavalla vahvasti hapan kationinvaihtaja oli absorboinut 645 mekv. kalsiumia/1 hartsia. Tässä esimerkissä saatu regeneraatti voidaan palauttaa lopulliseen me-lassiin väkevöinnin jälkeen.

5 Esimerkki V

Akrylihappo-tyyppistä heikosti hapanta kationinvaih-tajaa (tunnetaan kauppanimellä Imac Z 5 firmasta Akzo Chemie) käytettiin kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta. Tämän liuoksen vahvuus oli 15,1° Bx, pH 8,5 ja kalsium-pitoisuus 10 4,1 mekv./l (115 mg CaO/1) ja sitä kuljetettiin läpivirtaus- nopeudella 4000 ml/h 80°C:n lämpötilassa alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml edellä mainittua kationinvaihtajaa neutraloidussa Na+-muodossa. Läpivirtausta ylläpidettiin kunnes kolonnista poistuvan ohutmehun kalsium-pitoisuus oli 15 20 mg CaO/1.

Seuraavaksi heikosti hapanta kationinvaihtajaa pestiin vastavirtaan kirkkaalla suodatetulla ohutmehulla kunnes poistuva ohutmehu oli vapaa suspendoituneesta aineksesta.

Senjälkeen kun hartsipatja oli asettunut, sen päällä oleva 20 ohutmehu valutettiin pois hartsin tasolle.

Heikosti happamen kationinvaihtajän regenerointi suoritettiin senjälkeen viemällä 200 ml ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja joka sisälsi 40 g natriumhydroksidia/1, ylöspäin kolonnin läpi 60°C:n lämpötilassa 1 tunnin aikana.

25 Sitten kolonnia pestiin 30 minuuttia 600 ml:11a ohutmehua, josta kalkki oli poistettu, 60°C:n lämpötilassa.

Saatua kationinvaihtajaa käytettiin uudelleen samalla tavalla kuin esimerkissä I kalsium-ionien poistamiseen ohut-mehusta, jonka vahvuus oli 14,4° Bx, pH 9,2 ja kalsium-pitoi-30 suus 5,1 mekv./l (144 mg CaO/1). Perkolaatti kerättiin taulukossa 7 annetuiksi jakeiksi. Kalsium-pitoisuus määritettiin näistä jakeista ja ilmaistiin mg:oissa CaO/1 ohutmehua (ks. taulukko 7).

Taulukko 7 15 69765

Perkolaatti Ca-pitoisuus 0 - 4000 ml 5 5 4000 - 8000 ml 8 8000 - 9000 ml 18 Tällä tavalla kationinvaihtaja oli absorboinut 219 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia.

^ Esimerkki VI

Käytettiin samaa menettelytapaa kuin esimerkissä V, paitsi että käytettiin fosfonihappo-tyyppistä heikosti hapanta ketioninvaihtajaa neutraloidussa Na+-muodossa, joka koostui styreenin ja teknisen divinyylibentseenin isohuo-koisesta sekapolymeeristä (tunnetaan kauppanimellä Imac 102 firmasta Akzo Chemie).

Regeneroidulla kationinvaihtajalla käsitellyn ohut-mehun vahvuus oli 14,9° Bx, pH 8,5 ja kalsium-pitoisuus 5,4 mekv/1 (150 mg CaO/1). Saadut tulokset on annettu tau-lukossa 8.

Taulukko 8

Perkolaatti_Ca-pitoisuus 25 0 - 4000 ml 0 4000 - 5000 ml 12 5000 - 6000 ml 17 Tällä tavalla kationinvaihtaja oli absorboinut 156 mekv. kalsiumia litraa kohti hartsia.

Esimerkki VII

Tässä esimerkissä käytettiin 6 kolonnia (A-F), joista jokainen oli täytetty 200 ml:11a esimerkin I mukaista 35 sulfonihappo-kationinvaihtajaa. Kationinvaihtajan regeneroin- 16 69765 tl suoritettiin viemällä 200 ml liuosta, joka sisälsi 40 g natriumhydroksidia/1 sekä taulukossa 9 mainitun pai-nomäärän sakkaroosia/1, ylöspäin jokaisen kolonnin läpi 1 tunnin aikana 60°C:n lämpötilassa. Sitten kolonnipestiin 5 sakkaroosi-liuoksella, jolla oli sama väkevyys kuin rege-neroimisaineella läpivirtausnopeudella 1200 ml/h ja 60°C:n lämpötilassa. Pesunesteen määrä on annettu taulukossa 9. Regeneroinnin aikana muodostuu kolonneissa A-C sakka. Tämä sakka poistettiin kolonneista B ja C pesun aikana edellä 10 mainitulla sakkaroosi-liuoksella.

Senjälkeen kolonneja, käyttäen samaa menettelytapaa kuin esimerkissä I, käytettiin kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta, jonka vahvuus, pH ja kalsium-pitoisuus on annettu taulukossa 9. Perkolaatti koottiin mainituik-15 si jakeiksi ja sen kalsium-pitoisuus määritettiin (ks.

taulukko 9). Kalsium-pitoisuus on aina ilmaistu mg:oissa CaO/1. Taulukossa 9 mainitaan myös kalsiumin absorptio (mekv:ssa)/1 kationinvaihtohartsia.

20 Taulukko 9

Kolonnit

A_B_C_D_E_F

Sakkaroosin 0 10 50 100 150 300 25 määrä regene-roimisainees-sa (g/1)

Pesunesteen 1000 1200 1200 600 600 600 määrä (ml)

Ohutmehu 30 Vahvuus (° Bx) 13,6 14,5 13,2 15,0 14,9 15,0 pH 8,5 8,5 8,6 8,4 8,4 8,4

Kalsium- 110 119 114 122 139 121 pitoisuus (jatkuu) 69765

Taulukko 9 (jatkuu)

Perkolaatti Kalsium-pitoisuus

_ml_A_B_C_D_E_F

0 - 4000 78 32 7 1 1 5 5 4000 - 8000 - 9334 8000 - 12000 22 3 4 2 12000 - 16000 - 234 16000 - 20000 457 20000 - 24000 4 20 20 10 24000 - 26000 6 26000 - 28000 10 28000 - 30000 28

Absorboituneen kalsiumin määrä (mekv.)/l 15 hartsia 23 62 217 626 572 490

Esimerkki VIII

Tässä esimerkissä käytettiin 3 kolonnia (A-C), joista jokainen sisälsi 200 ml esimerkin I mukaista sulfoni-20 happo-kationinvaihtajaa. Kationinvaihtajän regenerointi suoritettiin viemällä 200 ml ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja joka sisälsi 40 g natriumhydroksidia/1, ylöspäin jokaisen kolonnin läpi lämpötiloissa 20°C (kolonni A), 60°C (kolonni B) ja 90°C (kolonni C), vas-25 taavasti 1 tunnin aikana. Senjälkeen alkalinen ohutmehu kolonneissa pestiin pois 30 minuutin aikana 600 ml:11a ohutmehua, josta kalkki oli poistettu, lämpötilassa, joka oli sama kuin regeneroimislämpötila. Regenerointia seurasi kolonnissa C sakan muodostuminen, joka katosi jälleen pesun 30 aikana.

Sitten kolonneja käytettiin esimerkissä I kuvatulla tavalla kalsium-ionien poistamiseen ohutmehusta, jonka vahvuus, pH ja kalsium-pitoisuus on annettu taulukossa 10. Perkolaatti kerättiin mainituiksi jakeiksi ja määritettiin kal-35 sium-pitoisuus (ks. taulukko 10). Kalsium-pitoisuus ilmaistaan aina mgroissa CaO/1. Taulukossa 10 mainitaan myös kal-sium-arsorptio mekv.:ssa/l hartsia.

Taulukko 10 18 69765 _ A_B_C_

Ohutmehu:

Vahvuus (° Bx) 14,0 14,9 13,6 5 pH 9,2 8,4 8,8

Kalsium-pit. 118 139 158

Perkolaattl_Kalsium-pitoisuus_ 0 - 4000 ml 6 1 5 4000 - 8000 ml 5 3 6 10 8000 - 12000 ml 6 4 6 12000 - 16000 ml 4 3 7 16000 - 20000 ml 5 5 20 20000 - 24000 ml 8 20 24000 -26000 imi 18 15 Absorboituneen kalsiumin määrä (mekv.)/l hartsia 515 572 535

Esimerkki IX

Käytettiin kahta kolonnia (A ja B), joista kumpi- 2 0 kin sisälsi 200 ml esimerkin I mukaista sulfonihappo-kationinvaihtajaa. Kationinvaihtajan regenerointi suoritettiin viemällä 200 ml liuosta, joka sisälsi 40 g nat-riumhydroksidia/1 ja 110 g fruktoosia (kolonni A) ja 110 g laktoosia (kolonni B)/l, ylöspäin vastaavan kolonnin läpi ^ 1 tunnin aikana 60°C:n lämpötilassa.

Seuraavaksi kolonnia pestiin 1 tunti 1200 ml:11a liuosta, jossa oli 110 g vastaavaa sakkaridia litraa kohti. Regeneroinnin aikana kolonneihin muodostui sakkaa, joka katosi jälleen pesun aikana.

ΟΛ

Sen jälkeen näitä kahta kolonnia käytettiin esimerkissä I kuvatulla tavalla kalsium-ionien poistamiseen ohut-mehusta, jonka vahvuus oli 14,5° Bx, pH 8,3 ja kalsium-pitoisuus 110 mg CaO/1. Perkolaatti koottiin mainituiksi jakeiksi ja niiden kalsium-pitoisuus määritettiin ja ilmais- 19 69765 tiin mg:oissa CaO/1 (ks. taulukko 11). Taulukossa 11 annetaan myös lopullinen kalsium-absorptio mekv.:eissa/1 ka-tioninvaihtohartsia.

5 Taulukko 11

Perkolaatti Kalsium-pitoisuus

Kolonnia A Kolonnia B

0 - 4000 ml 4 4 10 4000 - 8000 ml 4 4 8000 - 12000 ml 7 4 12000 - 16000 ml 7 5 16000 - 18000 ml 7 6 18000 - 20000 ml 10 11 15 20000 - 22000 ml 16 20

Absorboituneen kalsiumin määrä (mekv.) litraa kohti hartsia 410 407

20 Esimerkki X

Tässä esimerkissä käytettiin esimerkin 1 mukaista kationinvaihtajaa Amsterdamin vesijohtoveden pehmentämiseksi. Vesijohtovettä, jonka kovuus oli 125 mg CaO/1, syötettiin läpivirtausnopeudella 4000 ml/h alaspäin kolon-25 nin läpi, joka sisälsi 200 ml edellä mainittua kationinvaihtajaa, joka oli Na+-muodossa. Läpivirtaus ylläpidettiin kunnes kolonnista poistuvan veden kovuus oli 10 mg CaO/1.

Senjälkeen suoritettiin regeneroiminen viemällä 30 200 ml liuosta, jossa oli 60 g natriumhydroksidia ja 220 g sakkaroosia/1, ylöspäin kolonnin läpi 1 tunnin aikana 200°C:n lämpötilassa. Sitten kolonnia pestiin 30 minuuttia 600 ml:11a liuosta, jossa oli 220 g sakkaroosia, 20°C:n lämpötilassa, minkä jälkeen kolonnia huuhdottiin 35 vesijohtovedellä kunnes havaittiin, että se ei enää sisällä sakkaroosia.

20 69765

Kationinvaihtajaa käytettiin sitten tämän esimerkin ensimmäisessä osassa kuvatulla tavalla kovuus-ionien poistamiseen vesijohtovedestä. Perkolaatti kerättiin taulukossa 12 annetuiksi jakeiksi ja niiden kovuus määri-5 tettiin (ilmaistu mg:oissa CaO/1).

Taulukko 12

Perkolaatti_Kovuus_ 10 0 - 10 1 4 10 - 20 1 4 20 - 30 1 6 30 - 40 1 8 40-42 1 10 15 Tällä tavalla kationinvaihtaja oli absorboinut 895 mekv. kovuus-ioneja.

Esimerkki XI

Juurikassokeriohutmehusta, josta kalkki oli poistet-20 tu edeltävässä vaiheessa, poistettiin suolat esimerkin I

mukaisen voimakkaasti happamen kationinvaihtajan, ^-muodossa, ja heikosti emäksisen anioninvaihtajan avulla, joka oli vapaassa emäsmuodossa ja käsitti styreenin ja divinyylibents-eenin isohuokoisen sekapolymeerin (tunnetaan kauppanimellä 25 Imac A 20 SU firmasta Akzo Chemie). Noin 90 % ohutmehun sisältämistä ei-sokereista, pääasiallisesti kationeja ja anioneja, ts. 188 g/1 anioninvaihtohartsia, poistettiin. Sitten ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja jonka vahvuus oli 14,5° Bx ja pH 9,2, kuljetettiin alaspäin perkoloi-30 misnopeudella 1200 ml/h ja ll°C:n lämpötilassa peräkkäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml kationinvaihtajaa, ja kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml anioninvaihtajaa. Läpivirtaus ylläpidettiin kunnes poistuvan mehun pH oli laskenut 4,5:een. Senjälkeen kolonnit huuhdottiin lauhdevedellä ja 35 pestiin vastavirtaan.

69765 21

Sitten kationinvaihtajaa regeneroitiin alaspäin 30 minuuttia 200 ml:11a liuosta, jossa oli 120 g rikki-happoa/1, ja pestiin senjälkeen lauhdevedellä kunnes se oli happovapaa.

5 Anioninvaihtaja regeneroitiin viemällä 400 g liuos ta, joka oli saatu lisäämällä kalsiumoksidia melassiliuok-seen, jonka vahvuus oli 19° Bx, kunnes se sisälsi 750 mekv. CaO/kg, läpivirtausnopeudella 400 ml/h ja 15°C:n lämpötilassa alaspäin kolonnin läpi. Kolonnin sisältämää regene-10 raattia pestiin 15°C:sella lauhdevedellä läpivirtausnopeudella 1200 ml/h kunnes kolonnin ulosvirtauksen vahvuus oli alentunut 0,5° Bx:ään.

Senjälkeen näitä kahta kolonnia käytettiin uudelleen suolanpoistoon ohutmehusta tämän esimerkin ensimmäi-15 sessä osassa kuvatulla tavalla. Senjälkeen kun nämä kaksi kolonnia olivat makeutuneet 1° Bx:ään perkolaatti koottiin täysin kunnes viimeisestä kolonnista poistuvan ohutmehun pH oli laskenut 4,5 reen. Alkuperäisen ohutmehun hyvyyttä (89,49), perkolaatin hyvyyttä (98,63) ja perkolaatin koko-20 naispainoa käytettiin perustana ei-sokerien määrän laskemista varten, ilmaistuna grammoissa litraa kohti anionin-vaihtajaa, joka määrä oli poistettu näiden kahden hartsin yhdistelmällä. Havaittiin, että litraa kohti anioni-hartsia 184 g ei-sokereita oli poistunut.

25 Esimerkki XII

Käytettiin samaa menettelytapaa kuin esimerkissä XI, paitsi että anioninvaihtajaa varten käytetyn regene-roimisliuoksen vahvuus oli 8° Bx ja kalsium-pitoisuus 150 mekv. CaO/kg liuosta. Anioninvaihtajan regenerointi suori-30 tettiin kuitenkin 2000 g:11a regeneroimisliuosta ja läpivirtausnopeudella 800 ml/h.

Alkuperäisen ohutmehun hyvyys oli 90,16 ja perkolaatin hyvyys 97,50. Havaittiin, että litraa kohti anioni-hartsia oli poistunut 145 g ei-sokereita.

22 69765

Esimerkki XIII

Käytettiin samaa menettelytapaa kuin esimerkissä XI, paitsi että käytettiin heikosti emäksistä anioninvaih-tajaa, joka perustui dimetyyliaminopropyyliamiinilla ami-5 doituun polyakryyliesteriin (tunnetaan kauppanimellä Imac SYN A 572 firmasta Akzo Chemie).

Alkuperäisen ohutmehun hyvyys oli 89,30 ja perko-laatin hyvyys 97,93. Havaittiin, että litraa kohti anioni-hartsia oli poistunut 206 g ei-sokereita.

10 Esimerkki XIV

Voimakkaasti emäksistä tyypin II anioninvaihtajaa OH -muodossa käytettiin hydroksyyli-ionien tuomiseksi ohut-mehuun inverttisokerin muodostumisen estämiseksi ohutmehun haihduttamisen aikana. Sitten vietiin ohutmehua, josta kalk-15 ki oli poistettu ja jonka vahvuus oli 15,1° Bx ja pH 8,6, läpivirtausnopeudella 1200 ml/h ja 35°C:n lämpötilassa alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml tätä voimakkaasti emäksistä anioninvaihtajaa (tunnetaan kauppanimellä Imac S 5,42 firmasta Akzo Chemie). Läpivirtaus ylläpidettiin kun-20 nes kolonnista poistuvan ohutmehun pH oli alentunut 9,5:een. Senjälkeen kolonni huuhdottiin 0,5° Bxrään 35°C:sella lauhdevedellä, minkä jälkeen se pestiin vastavirtaan.

Senjälkeen voimakkaasti emäksistä anioninvaihtajaa regeneroitiin 400 g:11a liuosta, joka oli saatu lisäämällä 25 kalsiumoksidia melassiliuokseen, jonka vahvuus oli 19° Bx, kunnes se sisälsi 750 mekv. CaO/kg, läpivirtausnopeudella 400 ml/h ja 35°C:n lämpötilassa alaspäin kolonnin läpi. Kolonnissa olevaa regeneraattia pestiin lauhdevedellä läpivirtausnopeudella 120Q ml/h ja 35°C:n lämpötilassa kun-30 nes poistovirtauksen vahvuus oli alentunut 0,5° Bx:een.

Sitten anioninvaihtajaa käytettiin uudelleen ohut-mehun käsittelemiseksi tämän esimerkin ensimmäisessä osassa kuvatulla tavalla. Perkolaatti kerättiin taulukossa 13 annetuiksi jakeiksi ja niiden pH määritettiin. Havaittiin, 35 että ohutmehun pH oli selvästi lisääntynyt.

Taulukko 13 69765 23

Perkolaatti_Ohutmehun pH

O - 400 ml 11,80 5 400 - 800 ml 11,45 800 - 1200 ml 10,65 1200 - 1600 ml 9,80 1600 - 2000 ml 9,55

Esimerkki XV

On tunnettua, että yksivalenssisten kationien siirapeista, jotka on saatu juurikassokerin talteenottoproses-sin 2. kiteytysvaiheesta (ns. B siirappi), vaihtaminen kaksivalenssisiin kationeihin voimakkaasti happaman ka-^ tioninvaihtajan avulla johtaa sokerikiteiden saannon kasvuun 3. kiteytysvaiheessa. Eräs tavallisesti käytetty kaksivalenssinen kationi on magnesium. Quentin-menetelmäs-sä voimakkaasti happamia kationinvaihtajia regeneroidaan magnesiumkloridin liuoksella. Regeneraatti sisältää pää- 20 asiallisesti kaliumkloridia ja natriumkloridia, jotka voivat aiheuttaa vakavan jätevesiongelman.

Seuraavassa kuvattu menetelmä sallii kalsiumin lisäämisen kaksivalenssiseksi kationiksi B-siirappiin aiheuttamatta jätevesiongelmaa. Tässä vaiheessa B-siirappi vietiin 25 alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml isohuokoista sulfonihappokationinvaihtajaa (tunnetaan kauppanimellä 2+

Imac C 16 P firmasta Akzo Chemie), joka on Ca -muodossa, 90°C:n lämpötilassa ja läpivirtausnopeudella 300 ml/h kunnes kolonnista poistuvan B-siirapin koostumus oli sama 30 kuin siihen tulevan B-siirapin. Sitten hartsi huuhdottiin 0,5° Bx:een 90°C:sella lauhdevedellä ja pestiin senjälkeen vastavirtaan. Käytetyn B-siirapin vahvuus oli 70° Bx ja pH 7,8 ja se sisälsi 2,10 % K, 0,37 % Na, 0,03 % Ca ja 0,10 % Mg.

24 69765

Hartsi regeneroitiin senjälkeen viemällä 700 g melassiliuosta, jonka vahvuus oli 19° Bx ja joka sisälsi 454 mekv. CaO/kg, alaspäin kolonnin läpi läpivirtausno-peudella 600 ml/h 60°C:n lämpötilassa. Senjälkeen kolon-5 nissa olevaa regeneraattia pestiin 60°C:sella lauhdevedellä läpivirtausnopeudella 1200 ml/h kunnes poistovirtauksen vahvuus oli alentunut 0,5° Bx:een. Regeneraatti ja pesuvesi kerättiin. Regeneroimisaineen ja regeneraatin sekä pesuveden kalsium-sisällöstä laskettiin, että hartsi oli 10 absorboinut 671 mekv. kalsiumia/1 hartsia. Senjälkeen kun regeneraatti oli väkevöity haihduttamalla se voitiin syöttää takaisin melassiin.

Quentin-menetelmässä, jossa kaksivalenssinen kationi on magnesium, hartsi yleensä regeneroidaan MgC^in liuok-15 sella. Eräs houkuttelevampi menetelmä käsittää regeneroimi- sen MgSO,:n liuoksella, minkä seurauksena regeneraatti si- *2- 2+ sältää SO^ -ioneja, jotka voidaan saostaa Ca -ioneilla.

Tällä tavalla jätevesiongelmaa voitaisiin huomattavasti pienentää. Tämä on mahdollista ainoastaan, kun hartsi re- 20 generoimishetkellä sisältää vain harvoja tai ei ollenkaan 2+

Ca -ioneja. Muutoin hartsissa vielä läsnäoleva kalsium aiheuttaisi kalsiumsulfaatin saostumisen hartsipatjaan, mitä tulisi välttää niin pitkälle kuin mahdollista. Kalsiumin läsnäoloa hartsilla ei usein voida välttää. Niinmuo-25 doin hartsin regenerointiin magnesiumsulfaattia voidaan käyttää ainoastaan hyvin heikossa liuoksessa. Magnesium-sulfaatin käytön etu mitätöityy yleensä silloin suuren lisäyksen vaikutuksesta veden kulutuksessa, mikä johtuu magnesiumsulfaatin tarvittavasta laimentamisesta. Esimerkin 30 I mukainen menetelmä sallii kuitenkin magnesiumsulfaatin käytön normaaleissa regeneroimispitoisuuksissa 1-1,5 N.

Esimerkissä I kuvatun menetelmän mukaisesti regene-rointia magnesiumsulfaatilla edeltää hartsin vapauttaminen kalsiumista regeneroimalla natriumhydroksidin liuoksella 35 ohutmehussa.

25 69765

Esimerkki XVI

Ohutmehu, jonka vahvuus oli 15,0° Bx, pH 8,6 ja kalsium-pitoisuus 4,6 mekv./l (130 mg CaO/1) vietiin ensin alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml esimerkin 5 I mukaista sulfonihappo-kationinvaihtajaa, läpivirtausnopeudella 4000 ml/h 80°C:n lämpötilassa ja senjälkeen värin-poistotarkoituksessa alaspäin kolonnin läpi, joka sisälsi 200 ml isohuokoista heikosti emäksistä anioninvaihtajaa, joka perustui emidoituun polyakryyliesteriin (tunnetaan 10 kauppanimellä IMAC SYN A 574 P firmasta Akzo Chemie). Per-kolointia jatkettiin 7 tuntia, ensimmäisestä kolonnista poistuvan ohutmehun kalsium-pitoisuus oli 17 mg CaO/1.

Senjälkeen näitä kahta kolonnia pestiin erikseen vastavirtaan ohutmehulla, kunnes poistuva mehu oli vapaa 15 suspendoituneesta aineksesta. Kun hartsipatjat olivat asettuneet, mehu valutettiin pois hartsin tasolle.

Regeneroiminen näiden kahden ioninvaihtimen sarjassa suoritettiin senjälkeen viemällä 200 ml ohutmehua, josta kalkki oli poistettu ja joka sisälsi 40 g natriumhydroksi-20 dia/1, 1 tunnin aikana 60°C:n lämpötilassa ylöspäin ensimmäisen kolonnin läpi ja alaspäin toisen kolonnin läpi. Kumpaakin kolonnia huuhdottiin sarjassa 60 minuuttia 1200 ml: 11a ohutmehua, josta kalkki oli poistettu, 60°C:n lämpötilassa.

25 Näitä kahta kolonnia käytettiin uudelleen tämän esi merkin ensimmäisessä osassa kuvatulla tavalla kalsiumin ja värillisten aineiden poistamiseksi ohutmehusta, jonka vahvuus oli 14,6° Bx, pH 9,1, kalsium-pitoisuus 3,8 mekv./l (107 mg CaO/1) ja absorboivuus 560 nm:ssä (mitattu 1 cm:n 30 kennossa) 0,205.

Perkolaatti kerättiin taulukossa 14 annetuiksi jakeiksi. Näistä jakeista määritettiin kalsium-pitoisuus ja väri-absorboi vuus .

Taulukko 14 26 69765

Perkolaatti Ca-pitoisuus Väri-absorboivuus _(560 nm)__ 5 0 - 4000 ml 2 0,040 4000 - 8000 ml 4 0,040 8000 - 12000 ml 3 0,050 12000 - 16000 ml 3 0,056 16000 - 20000 ml 2 0,062 10 20000 - 24000 ml 2 0,071 24000 - 28000 ml 2 0,073 28000 - 32000 ml 4 0,082 32000 - 34000 ml 16 0,086 15 Tällä tavalla voimakkaasti hapan kationinvaihtaja oli adsorboinut 628 mekv. kalsiumia/1 hartsia ja heikosti emäksinen anioninvaihtaja sai aikaan 69 %:n keskimääräisen alenemisen alkuperäisen ohutmehun väri-absorboivuudes-ta.

20 Regeneroimisvaihe toteutetaan kokonaan ilman proses siin tuotavaa vettä, mikä säästää ylimääräiset haihdutus-kustannukset ja estää sokerihäviöitä huuhtelujen aikana. Lisäksi värinpoisto saavutetaan ilman ylimääräisiä regene-roimiskustannuksia. Samanlaisia tuloksia havaitaan muilla 25 heikosti emäksisillä hartsi-tyypeillä.

Sarja-regenerointiin päästään myös laimennetulla me-lassilla, joka sisältää NaOH, jossa tapauksessa regeneraat-ti voidaan palauttaa lopulliseen melassiin.

Esimerkki XVII

30 Käytettiin samaa menettelytapaa kuin esimerkissä XVI, paitsi että värinpoistotarkoitukseen käytettiin styreenin ja teknisen divinyylibentseenin isohuokoista seka-polymeeriä (tunnetaan kappanimellä IMAC SYN 46 firmasta Akzo Chemie).

27 69765

Regeneroidulla kationinvaihtajalla ja isohuokoisella sekapolymeerillä käsitellyn ohutmehun vahvuus oli 14,8° Bx, pH 9,2, kalsium-pitoisuus 4,4 mekv./l (124 mg CaO/1) ja absorboivuus 560 nm:ssä (mitattuna 1 cm:n kennossa) 0,225.

5 Perkolaatti kerättiin taulukossa 15 annetuiksi jakeiksi. Näistä jakeista määritettiin kalsium-pitoisuus ja väri-absorboivuus.

Taulukko 15 10

Perkolaatti Ca-pitoisuus Väri-absorboivuus (560 nm)_ 0 - 4000 ml 4 0,187 4000 - 8000 ml 5 0,190 15 8000 - 12000 ml 6 0,198 12000 - 16000 ml 7 0,200 16000 - 20000 ml 6 0,205 20000 - 24000 ml 6 0,207 24000 - 28000 ml 10 0,210 20 28000 - 30000 ml 20 0,210 Tällä tavalla voimakkaasti hapan kationinvaihtaja oli absorboinut 626 mekv. kalsiumia/1 hartsia ja isohuokoi- nen sekapolymeeri antoi noin 10 %:n keskimääräisen värin-25 poiston alkuperäisestä ohutmehusta.

Claims (5)

1. Menetelmä sorboivan aineen regeneroimiseksi alkali-sen vesiliuoksen avulla, joka liuos sisältää monosakkaridia 5 ja/tai disakkaridia, tunnettu siitä, että tämä liuos sisältää 0,2-4 ekv/1 alkalimetallihydroksidia ja/tai maa-alkalimetallin, jonka atomiluku on vähintään 20, hydroksidia ja ainakin 1 paino-% monosakkaridia ja/tai disakkaridia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -10 n e t t u siitä, että käytetty alkalimetallihydroksidi on natriumhydroksidi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetty maa-alkalimetallin hydroksidi on kalsiumhydroksidi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että käytetty disakkaridi on sakkaroosi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesiliuos sisältää 5-75 paino-% sakkaroosia.